JPH058061Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ この考案は、自走式ロボツトに関し、特にロボ
ツトアームによつて患者を抱き抱えたり抱え上げ
て移動したりする看護介助ロボツトの様な自走式
ロボツトに関する。

［考案の技術的背景及びその問題点］ 従来例えば、看護介助ロボツトのような自走式
ロボツトでは、ロボツトアームをロボツト本体か
ら前方に延ばし、そのロボツトアームで患者を抱
き上げて目的の場所まで移動する構成をとつてい
る。

ところがこのような従来の自走式ロボツトの場
合には、台車部分のキヤスタや駆動輪にかかる荷
重を検知する手段が備えられていなかつた。その
ため、前方に延したアームに患者を乗せることに
よつて重心が前方に大きく移動するにもかかわら
ず、その安定性を知ることが出来ず、キヤスタや
駆動輪が障害物に乗り上げたり、傾斜している床
面を走行したりする時に転倒してしまう恐れが残
つていた。

［考案の目的］ この考案は、このような従来の問題に鑑みてな
されたものであつて、荷重センサをキヤスタや駆
動輪の接地点部分に設けることによつてロボツト
全体の重心位置を常に監視し、その重心位置が転
倒防止のための安全域からずれているような場合
にはオペレータに警報を与え、転倒防止に必要な
操作を促すようにした自走式ロボツトを提供する
ことを目的とする。

［考案の構成］ 上記目的を達成するために、本考案は、自走式
ロボツトの台車部分に備えたキヤスタや駆動輪な
どの複数の接地位置にそれぞれ設けられた複数の
荷重センサと、各荷重センサの各荷重測定値に基
いてロボツトの重心位置を算出す重心位置算出手
段と、重心位置が所定領域内にあるときにはロボ
ツトの転倒が起らないという安全域を設定する安
全域設定手段と、前記重心位置算出手段により算
出した重心位置が上記安全域設定手段によつて設
定された安全域内に位置するか否かを判別する判
別手段と、前記重心位置算出手段により算出した
重心位置と前記安全域との関係を画像表示する表
示装置と、算出した重心位置が前記安全域外に位
置するときにロボツトアームを制御して上記重心
位置を前記安全域内に収めるように重心補正を行
なうロボツトアームの制御部と、を備えてなるも
のである。

［実施例］ この実施例においては、第１図に示すように自
走式ロボツト１のキヤスタ３や駆動輪５などの接
地点に設けられた荷重センサ７と、これらの荷重
センサ７による荷重測定値からロボツト１の重心
位置Ｇを割り出す重心算出手段９と、この範囲に
重心があるときにはロボツト１の転倒が起こらな
いという安全域Ｓの設定手段１１と、前記重心算
出手段９による重心位置がこの安全域設定手段１
１の定めた安全域Ｓに入つているかどうかを判断
する判別手段１３と、前記重心位置Ｇが安全域Ｓ
に入つていないと判断された時にロボツト１の転
倒防止のための警報を与える警報手段１５とを備
えている。

第２図に示すように、自走式ロボツト１として
の看護介助ロボツトは、その台車部分１７に全方
向に走行可能なキヤスタ３と、駆動モータ１９に
よつて回転駆動される駆動輪５とを備えている。
そして、この台車部分１７にロボツト本体２１が
設置されている。

ロボツト本体２１には制御装置が内蔵され、ま
た左右のロボツトアーム２３，２５の上下駆動部
が設けられている。

ロボツトアーム２３，２５はロボツト本体２１
に連結されるアームブラケツト２７，２９と、こ
のアームブラケツト２７，２９に連結され前後方
向の垂直面内で回転可能な上腕部材３１，３３
と、この上腕部材３１，３３の前端に夫々連結さ
れた肘部材３５，３７と、この肘部材３５，３７
の下側に左右に揺動回転可能に連結された前腕部
材３９，４１と、この前腕部材３９，４１の端部
に同じく左右方向に揺動回転可能に連結された支
え板用ブラケツト４３，４５と、この支え板用ブ
ラケツト４３，４５に水平回転可能に連結された
患者支え板４７，４９とによつて構成されてい
る。

上記自走式ロボツト１は、重症患者や、寝たき
りの患者の看護介助のために患者を抱き起こした
り、抱き上げて目的地まで移動したり、入浴の介
助を行なつたりするために用いられるものであつ
て、両アーム２３，２５の各回転部の動きは制御
部からの指令によつて行なわれる。また、駆動輪
５は制御部からの指令によつて回転駆動され、ロ
ボツト１を任意の方向に移動させることができ
る。

上記自走式ロボツト１の台車部分１７に設けら
れたキヤスタ３及び駆動輪５にはそれぞれ、荷重
センサ７が取り付けられている。この荷重センサ
７としては、接地点部分にかかる荷重による歪み
を電気信号に変換するストレインゲージのような
センサが用いられる。

各荷重センサ７は制御部のバランスセンサ専用
の演算装置CPU５１に電気的に接続されており、
このCPU５１はロボツト１の全体の制御を行な
う主演算装置MCPU５３に電気的に接続されて
いる。

ロボツトの演算装置CPU５１のシステム構成
を第３図に基づいて説明すると、各荷重センサ７
の電気出力を増幅する増幅器５５、増幅器５５か
らのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器５７、各Ａ／Ｄ変換器５７からの出力を
システムバス５９に入力するパラレル入出力装置
PIO６１が設けられている。またシステムバス５
９に対して演算装置CPU５１と共にランダムア
クセスメモリRAM６３、リードオンリーメモリ
ROM６５、フロツピーデイスクコントローラ
FDC６７、フロツピーデイスクドライバFDD６
９が接続されており、更にシリアル入出力装置
SIO７１が接続されている。

このSIO７１には、ロボツト１の左右のアーム
２３，２５を駆動するための駆動軸数分だけの
PCL７３が接続されており、各PCL７３に対５
てサーボアンプ７５を介してサーボモータ７７が
接続されている。サーボモータ７７は位置制御モ
ジユールPCL７３よりサーボアンプ７５によつ
て速度及び位置調整が行なわれ、各軸の自動制御
が実行されるようになつている。

前記SIO７１には必要に応じてCRTデイスプ
レイターミナル７９が接続され、後述する自走式
ロボツト１の重心位置Ｇと安全域Ｓとの関係を画
像表示する。

上記構成の自走式ロボツトのバランスセンサの
動作について次に説明する。

ロボツト１がその左右のアーム２３，２５を前
方に差し出し、左右の患者支え板４７，４９によ
つて患者を抱え上げ、台車部分１７の走行によつ
て患者を所望の場所に移動する。

この時のロボツト１のバランスセンシングの動
作を第４図のフローチヤートの基に説明すると、
まずCPU５１のRAM６３に安全域Ｓがセツトさ
れる−ステツプ81。この安全域Ｓは、第５図に示
すように台車部分１７のほぼ中央部に設定される
ものであり、こり領域Ｓ内に重心位置Ｇが入ると
きにはロボツト１の走行中にまず転倒が起らない
と考えられる領域である。

この安全域Ｓの設定の後、キヤスタ３や駆動輪
５に掛る荷重が各荷重センサ７によつて検知さ
れ、CPU５１に入力され、CPU５１において重
心位置Ｇの割り出しが行なわれ、重心位置Ｇの座
標がRAM６３に記憶される−ステツプ82，83。

続いて安全域Ｓと重心位置Ｇとの比較がなさ
れ、重心位置Ｇが安全域Ｓ内にあるかどうか判断
される−ステツプ84。このステツプ84において、
重心位置Ｇが安全域Ｓ内にあるならば、ロボツト
１の走行は安定したものと判断され、第６図及び
第７図に示すようにロボツト本体２１に設けられ
たCRTデイスプレイターミナル７９に安全域Ｓ
と重心位置Ｇとの関係が表示される−ステツプ
85。

上記ステツプ84において、重心位置Ｇが安全域
Ｓから外れている場合には、制御部による音ある
いは光による警報手段によつて警報が発せられ、
デイスプレイターミナル７９に重心位置Ｇと安全
域Ｓとの位置関係が表示される−ステツプ86a，
ｂ。

またこのように重心位置Ｇが安全域Ｓからはみ
出す場合は、第８図ａに示すようにロボツト本体
２１に対してロボツトアーム２３，２５が前方に
大きく差し出され、その先端の患者支え板４７，
４９にて患者Ｋを支えているため、重心位置Ｇが
安全域Ｓから前方に大きくはみ出している状態で
あると考えることができる。そしてこのような場
合には、ロボツトアーム２３，２５をロボツト本
体２１の方に引き寄せるならば、重心位置Ｇも後
方に移動し、安全域Ｓ内に収めることができるよ
うになると考えられる。そこで、CPU５１は、
実際の重心位置Ｇと安全域Ｓとの位置関係から、
ロボツトアーム２３，２５をどれほど引き寄せれ
ば安全域Ｓ内に重心位置Ｇが収まるかを演算し、
その演算結果をMCPU５３に与え、この主演算
装置MCPU５３によつてロボツトアーム２３，
２５の各駆動軸を制御し、第８図ｂに示すように
アーム２３，２５を必要な量だけ手前に引き寄
せ、重心位置Ｇを安全域Ｓ内に収めるように重心
補正を行なう−ステツプ86c。

なお、上記実施例では重心位置Ｇが安全域Ｓの
外にある場合には警報を発したりCRTデイスプ
レイターミナルに表示したり、あるいはロボツト
アームの位置補正を行なうことにより安全走行を
実現している。しかしながら、安全対策のために
は、重心位置Ｇが安全域Ｓをはみ出す場合にはた
だちに走行を停止し、操作ボツクスをオペレータ
が自ら操作してアーム２３，２５の位置を安全域
Ｓ内に入るように動かすことも可能である。さら
にこの場合には、CRTデイスプレイターミナル
７９がロボツト本体２１に備えられているなら
ば、その画像表示を見ながら手動でロボツトアー
ム２３，２５の操作を行なうことができる。

［考案の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるよう
に、要するに本考案は、自走式ロボツト１の台車
部分２１に備えたキヤスタや駆動輪などの複数の
接地位置にそれぞれ設けられた複数の荷重センサ
７と、各荷重センサ７の各荷重測定値に基いてロ
ボツト１の重心位置を算出す重心位置算出手段９
と、重心位置が所定領域内にあるときにはロボツ
ト１の転倒が起らないという安全域を設定する安
全域設定手段１１と、前記重心位置算出手段９に
より算出した重心位置が上記安全域設定手段１１
によつて設定された安全域Ｓ内に位置するか否か
を判別する判別手段１３と、前記重心位置算出手
段９により算出した重心位置と前記安全域Ｓとの
関係を画像表示する表示装置７９と、算出した重
心位置が前記安全域Ｓ外に位置するときにロボツ
トアーム２３，２５を制御して上記重心位置を前
記安全域Ｓ内に収めるように重心補正を行なうロ
ボアームの制御部と、を備えてなるものである。

上記構成により、本願考案においては、複数の
荷重センサ７の測定値に基いて重心位置算出手段
９により重心位置が算出され、この算出された重
心位置が安全域Ｓ内に位置するか否かを判定さ
れ、かつ表示装置７９により上記重心位置と安全
域Ｓとの位置関係が表示されるものである。

したがつて本願考案によれば、重心位置が安全
域Ｓ外にあつてロボツトの転倒の恐れがあること
を知ることができることは勿論のこと、例えば前
記重心位置が安全域Ｓ内に位置する場合であつて
も、安全域Ｓの中央部付近に位置するか或は安全
域Ｓの周縁近くに位置するのかを知ることができ
るものである。したがつて、重心位置が安全域Ｓ
内に位置する場合であつてもより中央部付近に位
置するように、例えばロボツトのアームを予め縮
めるなどの操作をすることにより、走行時の安全
性をより向上せしめることができるものである。

また、重心位置が安全域Ｓ外に位置するときに
は、ロボツトアーム２３，２５を制御して安全域
Ｓ内に位置するように重心位置を補正する構成で
あるから、ロボツトの転倒を未然に防止できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のクレーム対応図、第２図は
この考案の一実施例の斜視図、第３図はこの考案
の一実施例のシステム構成図、第４図は上記実施
例の動作を示すフローチヤート、第５図は上記実
施例における安全域Ｓの設定例を示す平面図、第
６図はCRTデイスプレイターミナルを設置した
実施例の背面図、第７図は上記CRTデイスプレ
イターミナルの拡大図、第８図ａ，ｂは上記実施
例におけるロボツトの重心位置補正動作を示す側
面図である。 １……自走式ロボツト、３……キヤスタ、５…
…駆動輪、７……荷重センサ、１７……台車部
分、１９……モータ、２１……ロボツト本体、２
３，２５……ロボツトアーム、４７，４９……患
者支え板、５１……演算装置CPU、５３……主
演算装置MCPU、７９……CRTデイスプレイタ
ーミナル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 自走式ロボツト１の台車部分２１に備えたキヤ
   スタや駆動輪などの複数の接地位置にそれぞれ設
   けられた複数の荷重センサ７と、各荷重センサ７
   の各荷重測定値に基いてロボツト１の重心位置を
   算出す重心位置算出手段９と、重心位置が所定領
   域内にあるときにはロボツト１の転倒が起らない
   という安全域を設定する安全域設定手段１１と、
   前記重心位置算出手段９により算出した重心位置
   が上記安全域設定手段１１によつて設定された安
   全域Ｓ内に位置するか否かを判別する判別手段１
   ３と、前記重心位置算出手段９により算出した重
   心位置と前記安全域Ｓとの関係を画像表示する表
   示装置７９と、算出した重心位置が前記安全域Ｓ
   外に位置するときにロボツトアーム２３，２５を
   制御して上記重心位置を前記安全域Ｓ内に収める
   ように重心補正を行なうロボツトアームの制御部
   と、を備えてなることを特徴とする自走式ロボツ
   ト。